Physique chimie, SVT, Brevet Métropole 2017.


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La production d'électricité à partir des centrales thermiques à flamme est le mode le plus répandu dans le monde et bénéficie des abondantes, mais épuisables, ressources en charbon, pétrole et gaz de la planète. Certains pays se lancent dans le développement de centrales géothermiques, on veut ici comprendre ce choix.
Une centrale géothermique produit de l’électricité, sans qu’il y ait de combustion, grâce à la chaleur de la Terre qui transforme l'eau contenue dans les nappes souterraines en vapeur. Le mouvement de la vapeur d’eau sous pression permet de faire tourner une turbine entrainant un alternateur, qui produit alors un courant alternatif.
Question 1.
Compléter le tableau suivant.
Nom de la centrale
Source(s)
d'énetrgie utilisée
Source d'énergie
renouvelable ou non ?
Dégage ou ne dégage pas
de fumées lors de
son utilisation
Thermique à flamme
gaz, pétrole, charbon
Non renouvelable
Dégage des fumées
Géothermique
eau chaude de la terre

Renouvelable
Ne dégage pas de fumées.
Question 2.
Il s’agit de repérer sur le dessin de la centrale thermique à flamme  les 3 circuits distincts A, B et C décrits ci-dessous :
A : circuit de refroidissement
B : circuit primaire ou lieu de transformation d’énergie chimique en énergie thermique
C : circuit secondaire ou lieu de transformation de l’énergie mécanique en énergie électrique
Pour répondre à la question 2, mettre A, B ou C à l’intérieur des cercles grisés.

....

.....
On étudie la réaction de combustion ayant lieu dans le circuit primaire d’une centrale thermique utilisant le gaz naturel, composé essentiellement de méthane CH4. Le méthane réagit avec le dioxygène O2 de l’air pour former du dioxyde de carbone CO2 et de l’eau H2O, selon l’équation de réaction :
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
Question 3.
3a- Nommer le gaz participant à l’effet de serre produit lors de cette transformation chimique.
Dioxyde de carbone CO2.
3b- Lorsqu’on brûle 6×1022 molécules de méthane de manière complète :
3b.1 Combien de molécules de dioxygène sont nécessaires? Expliquer.
La combustion complète d'une molécule de méthane nécessite deux molécules de dioxygène.
2 x6 1022 = 1,2 1023 molécules O2.
3b.2 Combien de molécules de dioxyde de carbone sont formées ? Expliquer.
La combustion complète d'une molécule de méthane donne une molécule de CO2.
2 x6 1022 molécule de CO2.
Un réacteur de centrale thermique à flamme produit une puissance d’environ 1100 MW. Un réacteur de centrale géothermique, peut délivrer une énergie de 7 500 000 MW.h par an, en fonctionnant 6820 heures.
Question 4
4a- Montrer par un calcul, que la puissance électrique du réacteur de centrale géothermique est équivalente à celle du réacteur de centrale thermique à flamme.
Puissance (MW)=Energie ( MWh) / durée (heure) =7 500 000 / 6820=1099,7 ~1100 MW.
4b- En faisant référence aux réponses précédentes, donner deux arguments expliquant pourquoi certains pays ont opté pour des centrales géothermiques.
La centrale géothermique :
- produit la même puissance que la centrale thermique à flamme.
- ne dégage pas de gaz à effet de serre.




SVT.
Question 1.
Comparer la part des sources d’énergies renouvelables à celle des sources d’énergies non renouvelables en 2012 dans les productions énergétiques mondiales.

Pétrole, charbon, gaz naturel, nucléaire : 32 +29 +21 +5 = 87 Mtep.
Energies renouvelables : 14 Mtep soit 14 / (14+87) ~0,138 ( 13,8 % de l'énergie consommée dans le monde en 2012 ).










Question 2.
2a- Comparer les courbes de la production mondiale et de la consommation mondiale de pétrole depuis 2005.
2b- Formuler le problème auquel l’être humain est confronté depuis 2015.


Jusqu'en 2015, la production est égale à la consommation de pétrole. Consommation et production augmentent de la même manière.
Au delà de 2015, la demande ( consommation ) devient supérieure à l'offre ( production).
Il manquerait donc 120 millionss de barils par jour en 2035 pour subvenir aux besoins énergétiques liés au pétrole.
Il faudra donc diminuer la consommation de pétrole à l'avenir.

Question 3.
Identifier et argumenter les objectifs relatifs à la transition énergétique pour la croissance verte.
D'ici quelques dizaines d'années, les énergies non renouvelables seront épuisées ou couteront trop chères à produire.
L'énergie solaire et l'énergie éolienne sont inépuisables.
Il convient donc de passer assez vite des énergies fossiles aux énergies renouvelables.
Les objectifs :
La transition énergétique :
- doit impliquer les citoyens, les entreprises et les pouvoirs publics.
- renforcer l'indépendance énergétique d'un pays.
- augmenter de 50 % les installations solaire et éolienne d'ici 10 ans.


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